DE4337532A1 - Rechengerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rechengerät gemäß den Merkma­ len im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Rechengerät ist durch das Würfelrechenge­ rät gemäß der Best.-Nr. 1468 des Lehrmittelverlags Arnulf Betzold GmbH, 7090 Ellwangen bekannt. Hierbei sind zwei kurze vertikale, im Querschnitt rechteckige Holzholme mit zwei demgegenüber wesentlich längeren, im Querschnitt ebenfalls rechteckigen horizontalen Holzstreben zu einem länglichen Rahmengestell zusammengefügt. Unterhalb der unteren Holzstrebe sind zwei Füße aus quer verlaufenden Holzleisten vorgesehen. Zwischen den beiden Holzholmen sind im Querschnitt quadratische Führungsstäbe parallel zu den Holzstreben lösbar eingespannt. Die Flächen der Führungsstäbe erstrecken sich jeweils in Ebenen, die zur Vertikalen um 45° geneigt sind.

Auf den Führungsstäben sind je zehn Würfel in Längsrich­ tung verschiebbar angeordnet. Jeder Würfel (Kubus) be­ steht aus einem regelmäßigen Hexaeder, d. h. ein von sechs Quadraten begrenztes Polyeder. In jedem Würfel ist eine von einem Führungsstab durchsetzte Längsausnehmung vor­ handen, deren Querschnitt dem Querschnitt des Führungs­ stabs kongruent ist. Dabei entspricht der Abstand zweier gegenüberliegender Flächen der Längsausnehmung etwa dem Abstand zweier gegenüberliegender Längskanten eines Füh­ rungsstabs. Auf diese Weise können die Würfel um die Füh­ rungsstäbe verdreht werden. Dennoch ist durch die im Querschnitt quadratischen Längsausnehmungen in den Wür­ feln sichergestellt, daß die Würfel auf den Führungsstä­ ben lageorientiert zwischen den vertikalen Holzholmen verschiebbar sind. Die Relativlage der Längsausnehmungen in den Würfeln zu den umfangsseitigen Seitenflächen ist so vorgenommen, daß sich immer zwei Seitenflächen in zu­ einander parallelen Vertikalebenen und die beiden anderen Seitenflächen in zueinander parallelen horizontalen Ebe­ nen befinden.

Jeweils zwei einander benachbarte Seitenflächen der Wür­ fel sind mit Ziffern versehen, während die beiden anderen Seitenflächen eine voneinander abweichende Farbgebung aufweisen. Durch Verschieben und Verdrehen der Würfel können diverse Rechenoperationen anschaulich durchgeführt werden. Bei Vervielfältigung der Führungsstäbe und Anord­ nung entsprechender Ziffern auf den Würfeln können auch Rechentreppen sowie Rechenketten gebildet sowie ferner der Aufbau des Dezimalsystems veranschaulicht werden.

Ein Nachteil des bekannten Rechengeräts besteht darin, daß nach dem Abschluß einer Rechenoperation die Aus­ gangspositionen der Würfel nur dadurch wieder erreicht werden können, daß jeder einzelne Würfel für sich ver­ dreht werden muß. Dies ist mit einem nicht unerheblichen Zeitaufwand verbunden.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die ver­ schiedenen Bauteile des Rahmengestells eine gewisse Größe nicht unterschreiten dürfen. Wird diese Größe unter­ schritten, so besteht die Gefahr, daß das Rahmengestell insgesamt seine Stabilität verliert. Insbesondere werden aber die Führungsstäbe im Querschnitt derart geschwächt, daß sie dem relativ rauhen Gebrauch durch Schulkinder nicht gewachsen sind und ihre Standzeit dadurch erheblich herabgesetzt wird. Sie können leicht brechen.

Demzufolge kann das bekannte Rechengerät im Prinzip nur als Standgerät bereitgestellt werden. Als kleines Schü­ lergerät dürfte das bekannte Rechengerät nicht herstell­ bar sein.

Der Erfindung liegt ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Rechengerät die Aufgabe zugrunde, dieses dahingehend zu vervollkommnen, daß sowohl eine problemlose Einzelverstellung jedes einzelnen würfelförmigen Körpers als auch eine gemeinsame Verlage­ rung aller Körper in eine der vier möglichen Positionen durchgeführt und das Rechengerät auch als kleines Schü­ lergerät bereitgestellt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufge­ führten Merkmalen.

Danach sind die als Quader gestalteten Körper jetzt so auf im Querschnitt runde Führungsstäbe exzentrisch aufge­ reiht, daß jeder Quader aufgrund der Schwerkraft das Be­ streben hat, sich um den ihn durchsetzenden Führungsstab zu drehen. Diese Verdrehung wird erfindungsgemäß dadurch gezielt begrenzt, daß parallel zu jedem Führungsstab ein Anschlagstab zwischen die endseitigen vertikalen Holme integriert ist. Die Anschlagstäbe sind den Führungsstäben jeweils so zugeordnet, daß die Quader sich nur um 900 um die Führungsstäbe drehen können, in den beiden Endlagen aber eine definierte Position einnehmen. Demzufolge kann jetzt nach dem Abschluß einer Rechenoperation lediglich durch Schrägstellung des gesamten Rahmengestells der Schwerpunkt der Quader so quer über die jeweiligen Füh­ rungsstäbe verlagert werden, daß die Quader entweder die eine oder die andere Endstellung bis zur Anlage an den Anschlagstäben einnehmen. Eine mühsame Einzelverstellung wird folglich vermieden.

Dennoch kann problemlos auch jeder einzelne Quader aus der einen in die andere Endstellung verschwenkt werden, da er lediglich um seinen Führungsstab gedreht werden muß. Im Rahmen der Erfindung braucht auch nur ein gerin­ ger Kraftaufwand mit entsprechender Druckrichtung auf einen Quader oberhalb des zugeordneten Führungsstabs aus­ geübt zu werden, um den Quader zu verdrehen.

Es muß also nicht jeder einzelne Quader angefaßt, aus seiner fixierten Lage am Führungsstab herausgehoben und dann um den Führungsstab verdreht werden. Dadurch können nicht nur die Quader volumenmäßig klein gehalten, sondern auch die Führungsstäbe und die Anschlagstäbe sowie die Holme des Rahmengestells mit vergleichsweise geringen Querschnitten versehen werden.

Das erfindungsgemäße Rechengerät kann im Prinzip aus be­ liebigen Materialien hergestellt werden. So ist bei­ spielsweise Kunststoff denkbar. Holz ist jedoch aufgrund seiner Wärme sympathischer. Die Führungsstäbe und die An­ schlagstäbe können je nach Ausbildung des Rechengeräts als Schülergerät oder als größeres Demonstrationsgerät lösbar oder unlösbar mit den Holmen verbunden sein. Dabei ist es ebenfalls denkbar, daß die Holme neben den Füh­ rungsstäben durch zusätzliche obere oder untere Querstre­ ben zu einem kompletten umfangsseitig geschlossenen Rah­ mengestell ausgesteift sein können.

Die vertikalen Holme besitzen zweckmäßig einen rechtecki­ gen Querschnitt. Am unteren Ende sind sie mit Füßen zur Gewährleistung der Standsicherheit des Rahmengestells ausgerüstet.

Eine sichere Handhabungslage der Quader verbunden mit ei­ ner leichten Verstellung aus der einen Endposition in die andere Endposition wird unter Anwendung der Merkmale des Patentanspruchs 2 gewährleistet.

Obwohl die Anschlagstäbe einen beliebigen Querschnitt aufweisen können, wird der Gesamteindruck des erfindungs­ gemäßen Rechengeräts dadurch vorteilhaft beeinflußt, wenn entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 3 auch die Anschlagstäbe einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.

Die Fertigung des Rechengeräts wird vereinfacht, wenn nach Patentanspruch 4 die Führungsstäbe und die An­ schlagstäbe einen übereinstimmenden Durchmesser besitzen. Auf diese Weise braucht nur ein einziges Ausgangsmaterial bereitgestellt zu werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gesehen. Die Ausbildung der beweglichen Quader als Parallelepipede mit ungleich großen rechteckigen Seitenflächen erlaubt eine in der Frontalansicht von beiden Seiten des Rahmenge­ stells schmale Gestaltung jedes einzelnen Quaders und stellt dennoch ein problemloses Verschwenken der Quader sicher. Insgesamt sind also drei in der Größe der Fläche voneinander abweichende Seitenflächenpaare vorhanden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gesehen.

Rechenoperationen im Dezimalsystem können für einen Üben­ den noch übersichtlicher gestaltet werden, wenn die Merk­ male des Patentanspruchs 7 zur Anwendung gelangen. Auf diese Weise werden auch optisch zehn Quader in zwei Grup­ pen gegliedert.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 in der Frontalansicht ein Rechengerät;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen vertikalen Querschnitt durch das Rechengerät der Fig. 1 entlang der Linie II-II und

Fig. 3 in vergrößerter perspektivischer Darstellung einen Führungsstab und einen Anschlagstab des Rechengeräts der Fig. 1 mit zwei Quadern in den beiden Endlagen.

Mit 1 ist in der Fig. 1 ein Rechengerät bezeichnet, das sowohl als Schülergerät bzw. als größeres Demonstrations­ gerät Anwendung finden kann.

Das Rechengerät 1 weist ein örtlich positionierbares Rah­ mengestell 2 aus zwei zueinander parallelen, im Quer­ schnitt rechteckigen vertikalen Holmen 3 aus Holz, aus zehn mit Abstand übereinander in horizontaler Lage zwi­ schen den Holmen 3 lösbar verspannten, im Querschnitt runden Führungsstäben 4 aus Holz und aus zehn An­ schlagstäben 5 auf, die denselben Querschnitt wie die Führungsstäbe 4 aufweisen und sich parallel zu den Füh­ rungsstäben 4 lösbar zwischen den Holmen 3 erstrecken. Die Führungsstäbe 4 und die Anschlagstäbe 5 weisen einen übereinstimmenden Durchmesser D auf.

Am unteren Ende der Holme 3 befinden sich hölzerne Stütz­ füße 6, die den Holmen 3 lösbar zugeordnet sind.

Jedem der zehn Führungsstäbe 4 ist ein Anschlagstab 5 zu­ geordnet. Die Anschlagstäbe 5 sind, wie auch die Fig. 2 und 3 erkennen lassen, neben und unterhalb der Füh­ rungsstäbe 4 angeordnet. Die sich durch die Längsachse 7 jedes Führungsstabs 4 sowie durch die Längsachse 8 des zugehörigen Anschlagstabs 5 erstreckende Schrägebene SE- SE (Fig. 2) verläuft unter einem Winkel von 45° zur Ver­ tikalen.

Auf jeden Führungsstab 4 sind insgesamt zehn als Paral­ lelepipede mit ungleich großen rechteckigen Seitenflächen 9, 10, 11, 9a, 10a, 11a versehene Quader 12 gleitfähig aufgereiht. In der Fig. 1 ist diese Situation lediglich anhand eines Führungsstabs 4 und eines Anschlagstabs 5 dargestellt. Auch die anderen paarweise einander zugeord­ neten Führungsstäbe 4 und Anschlagstäbe 5 besitzen zehn derartige Quader 12. Die Quader 12 tragen Ziffern auf den Seitenflächen 10, 11, 10a, 11a oder die Seitenflächen 10, 11, 10a, 11a sind farbig unterschiedlich angelegt. Bei­ spielsweise sind die Seitenflächen 10a und 11a mit Zif­ fern versehen, während die Seitenflächen 10 und 11 in verschiedenen Farben angelegt sind.

Die Quader 12 sind mit zu den durch ihren Schwerpunkt SP sowie parallel zu den Führungsstäben 4 verlaufenden Ach­ sen 13 exzentrisch angeordneten Führungsbohrungen 14 ver­ sehen. Die Führungsbohrungen 14 werden von den Führungs­ stäben 4 mit Gleitspiel durchsetzt. Es ist insbesondere aus den Fig. 2 und 3 zu erkennen, daß die in der Er­ streckung größten Seitenflächen 9, 9a der Quader 12 von den Führungsstäben 4 durchsetzt werden und die den Führungsstäben 4 parallel am nächsten liegenden Seiten­ flächen 11 mit den Anschlagstäben 5 in Kontakt bringbar sind.

Wie die Fig. 2 und 3 ferner zeigen, liegen die durch jeden Schwerpunkt SP eines Quaders 12 verlaufenden hori­ zontalen Achsen 13 so zu den Längsachsen 7 der Führungs­ stäbe 4, daß durch einen vergleichsweise geringen Kraft­ aufwand die Quader 12 aus der in Vollinien gezeichneten Position gemäß Fig. 2 problemlos in die in strichpunk­ tierter Linienführung gezeichnete Position verdreht wer­ den können. Dies ist auch anhand der Fig. 3 erkennbar. Dabei erstreckt sich die Seitenfläche 11 einmal in einer vertikalen Ebene (frontale Anlage am Anschlagstab 5 gemäß der Darstellung in Vollinien) und zum anderen in einer horizontalen Ebene (Auflage auf dem Anschlagstab 5 gemäß der Darstellung in strichpunktierter Linienführung).

Das Verschwenken der Quader 12 kann einzeln mit geringem Kraftaufwand lediglich durch Fingerdruck erfolgen. Dazu braucht der Übende nur einen Quader 12 im oberen Bereich der Seitenfläche 11a zu berühren (Pfeil PF in Fig. 2), um den Quader 12 aus der in Vollinien gezeichneten Posi­ tion in die in strichpunktierter Linienführung veran­ schaulichte Position zu überführen. Andererseits braucht der Übende lediglich einen Druck auf die Seitenfläche 10 im oberen Bereich auszuüben (Pfeil PF1 in Fig. 2), um den Quader 12 aus der in strichpunktierter Linienführung dargestellten Position in die in Vollinien eingezeichnete Position zu verdrehen.

Es ist aber auch möglich, das Rahmengestell 2 nach vorne oder hinten leicht zu neigen, wobei sich der Schwerpunkt SP jedes Quaders 12 relativ über der Längsachse 7 des ihn durchsetzenden Führungsstabs 4 quer verlagert und dadurch die Quader 12 entweder die in den Fig. 1 und 2 in Vollinien eingezeichnete Position oder die in strichpunktierter Linienführung eingezeichnete Position einnehmen.

Aus der Fig. 1 ist noch erkennbar, daß zwischen dem fünften und dem sechsten Quader 12 ein Distanzelement 15 angeordnet ist. Dieses Distanzelement 15 ist ebenfalls gleitfähig auf einen Führungsstab 4 gefädelt.

Bezugszeichenliste

1 - Rechengerät
2 - Rahmengestell
3 - Holme
4 - Führungsstäbe
5 - Anschlagstäbe
6 - Stützfüße
7 - Längsachse v. 4
8 - Längsachse v. 5
9 - Seitenfläche v. 12
9a - Seitenfläche v. 12
10 - Seitenfläche v. 12
10a - Seitenfläche v. 12
11 - Seitenfläche v. 12
11a - Seitenfläche v. 12
12 - Quader
13 - Achsen
14 - Führungsbohrungen
15 - Distanzelement
D - Durchmesser v. 4 u. 5
PF - Pfeil
PF1- Pfeil
SP - Schwerpunkt v. 12
SE-SE - Schrägebene

Claims (7)

1. Rechengerät (1), das ein örtlich positionierbares Rahmengestell (2) aus zwei zueinander parallelen vertika­ len Holmen (3) und aus mindestens zwei zwischen den Hol­ men (3) horizontal eingespannten Führungsstäben (4) auf­ weist, auf die farbig markierte und/oder mit Ziffern ver­ sehene würfelförmige Körper (12) aufgereiht sind, wobei die Körper (12) lageorientiert zwischen den Holmen (3) verschiebbar und um die Führungsstäbe (4) verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die als Quader (12) ausgebildeten Körper mit zu den durch ih­ ren Schwerpunkt (SP) sowie parallel zu den Führungsstäben (4) verlaufenden Achsen (13) exzentrisch angeordneten Führungsbohrungen (14) versehen und diese Führungsbohrun­ gen (14) von den im Querschnitt runden Führungsstäben (4) mit Gleitspiel durchsetzt sind, wobei die jeweils von ei­ nem Führungsstab (4) getragenen Quader (12) unter dem Einfluß der Schwerkraft mit den ihren Führungsbohrungen (14) am nächsten liegenden Seitenflächen (11) in zwei zu­ einander um 90° verschwenkten Positionen an einem An­ schlagstab (5) zur gleitfähigen Anlage bringbar sind, der sich parallel neben sowie unterhalb des Führungsstabs (4) erstreckt.

2. Rechengerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich durch die Längsachse (7) eines Führungsstabs (4) sowie durch die Längsachse (8) des zugehörigen Anschlagstabs (5) erstreckende Schrägebene (SE-SE) unter einem Winkel von 45° zur Vertikalen verläuft.

3. Rechengerät nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlagstäbe (5) einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.

4. Rechengerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh­ rungsstäbe (4) und die Anschlagstäbe (5) einen überein­ stimmenden Durchmesser (D) aufweisen.

5. Rechengerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quader (12) als Parallelepipede mit ungleich großen rechteckigen Seiten­ flächen (9, 10, 11, 9a, 10a, 11a) ausgebildet sind.

6. Rechengerät nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Erstreckung größten Seitenflächen (9, 9a) der Quader (12) von den Führungsstäben (4) durchsetzt und die den Führungsstäben (4) parallel am nächsten liegenden Seitenflächen (11) in Kontakt mit den Anschlagstäben (5) bringbar sind.

7. Rechengerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei zehn auf einen Führungsstab (4) aufgefädelten Quadern (12) zwischen dem fünften und dem sechsten Quader (12) ein auf dem Führungsstab (4) ebenfalls gleitend verlagerbares Di­ stanzelement (15) angeordnet ist.